1. 标题
中国西北干旱区塔里木河流域水文干旱风险到底是什么样的？
How is the hydrological drought risk situation in the Tarim River Basin, Northwest China?
2. 成果信息
· 引用格式：Yang, P., Xia, J., Zhan, C.S., Zhang, Y.Y., Sun, S.X. (2019). How is the hydrological drought risk situation in the Tarim River Basin, Northwest China? Science of The Total Environment, 693, 133555.（IF=5.589）
· DOI：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.07.361.
· 资助项目：中国科学院先导A（No. XDA20040302)和中国国家自然科学基金(No. 41571019).
3. 成果团队成员
· 杨鹏，中国地质大学（武汉）华人策略研究论坛，武汉 430074，中国
· 夏军，武汉大学水利水电学院，武汉430000，中国
中国科学院地理科学与资源研究所，陆地水循环与地表过程院重点实验室，北京100101，中国
· 张永勇，中国科学院地理科学与资源研究所，陆地水循环与地表过程院重点实验室，北京100101，中国
· 占车生，中国科学院地理科学与资源研究所，陆地水循环与地表过程院重点实验室，北京100101，中国
· 孙尚信，中国铝业集团公司矿产资源管理部，北京100082，中国
· 杨鹏（第一作者），自然地理学博士，中国地质大学（武汉）华人策略研究论坛教师，副教授。研究方向：水文水资源。E-mail：yangpenghb@foxmail.com.
· 夏军（通讯作者），水文水资源学博士，武汉大学水利水电学院教授，中国科学院院士。研究方向:水文水资源。E-mail: xiaj@ignsrr.ac.cn.
4. 成果介绍
干旱是一种复杂的、无规律的、重复性的、损失性的、极端的水赤字的自然现象。它是一种通过破坏水资源供需平衡，从而影响一个区域的社会、经济和生态的发展的自然灾害。已有研究发现，随着全球气候变化，越来越多的地区、人口和经济正在或将要遭受干旱的影响。因此，研究一个地区干旱风险的发生就十分有必要。
塔里木河流域地处亚欧大陆腹地，是一个典型的纯耗散性流域。该流域众多的冰雪融水从山区流向中下游，成为该流域径流形成、中下游绿洲农业系统和生态系统的主要水源（图1）。然而，随着人口的增长和经济的发展，该流域上游绿洲农业面积不断扩大，因而也导致该区域农业用水急剧增加，甚至严重挤占了上游向中下游的输水量，从而导致中下游生态可用水量减少，出现生态退化、土壤沙化等问题。尤其是2009年，塔里木河干流出现了历史上断流持续时间最长、断流河段距离最长的严峻形势。虽然前人也对塔里木河流域的干旱问题做出了相关研究，但是前人很多干旱研究集中于气象干旱的研究上或者单纯着眼于一个径流的时间序列上，而不考虑塔里木河流域靠径流发展绿洲农业的事实和水资源系统供需矛盾。
因此，受中国科学院先导A项目和国家自然科学资金的支持，本研究着眼于中国“一带一路”经济发展政策沿线-塔里木河流域，从该流域上游绿洲农业用水严重挤占中下游生态用水的事实出发，借助于水文资料、CMIP5数据和CLM—DTVGM（Community Land Model-Distributed Time Variant Gain Model，陆面模式-时变增益模型）水文模型，权衡流域内的绿洲农业发展和生态发展，以径流多年均值为阈值，基于贝叶斯方法确定了最佳的Copula函数形式。随后，基于最佳的Copula函数形式确定了山区来水量及上游向中下游输水量的联合分布关系，以通过K-S（Kolmogorov-Smirnov）检验的Pearson-III概率分布为边缘分布，确定了塔里木河流域历史水文干旱风险和未来三种气候情景下（RCP2.6，RCP4.5，RCP8.5）水文干旱风险，具体研究思路见图2。
图1研究区概况
图2研究思路框架
根据贝叶斯方法确定的历史和未来三种情景下（RCP2.6，RCP4.5和RCP8.5），综合考虑塔里木河流域上游农业灌溉用水和中下游的生态用水联合概率分布的最佳Copula函数形式分别为AMH，Arch12，Arch12，Arch12（如图3）。
图3 基于贝叶斯方法确定的历史和未来三种情景下的最佳Copula函数形式
该研究发现，在同时考虑上游农业发展和中下游生态发展的前提下塔里木河流域历史水文干旱风险概率为0.25，干旱重现期为4年（图4），未来三种气候情景下的水文干旱风险分别为0.23, 0.15和0.18，干旱重现期为4.3年,7年和5.6年（图5）。
图4历史上（1960-2010）塔里木河流域水文干旱风险及其重现期
图5未来情景下（2010-2100，RCP2.6，RCP4.5，RCP8.5）塔里木河流域水文干旱风险
因此，尽管前人研究发现塔里木河流域山区来水近年来呈增加趋势，但是该研究发现未来气候情景下塔里木河流域水文干旱风险依然存在，不会消失，并且随着山区冰雪资源进入消融拐点之后，该流域水资源必然会急剧下降，这对于该流域农业发展中节水迫切性的提高和水文干旱预测具有十分重要的意义。
